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1、I 小型冬枣生熟自动分离装置设计 摘 要 该装置由振动盘、冬枣鉴定生熟模块和冬枣分拣大小模块组成。冬枣输送机构通过振动盘自 动输送冬枣；由电动机和槽轮机构提供输送带的传动力。本设计由可分辨青红的颜色传感器和其他 电气设备共同配合作用实现由单片机控制的自动化控制以获得更好的经济效益。 关键词：振动盘；自动分离；传感器；槽轮机构 A device design of jujube automatic separation based on Vibration plate ABSTRACT This article describes a device which can separate juju
2、be automaticly of different size,green or red based on Vibration plate and it is composed of two modules of jujube identification and sorting of raw and ripe. In the design of the jujube transport mechanism ,jujube is transported by the vibration plate automaticly; The transmission belt organization
3、s are powered through the motorand geneva mechanism . This design based on SCM can be controled automaticly with the working together of sensors distinguishing the color of jujube of green and red and other electrical equipments . Keywords: Vibration plate; automatic separation; sensor; geneva mecha
4、nism III 目 录 摘要.I ABSTRACTII 1前言 1.1 振动盘上料的冬枣生熟大小自动分离装置的特点及研究意义 .1 1.2 国内外发展现状 .1 1.2.1 发展背景 .1 1.2.2 发展现状 .2 1.3 本文完成的主要工作.4 2.总体方案设计 2.1 机械系统设计 .5 2.2 控制系统设计 .5 2.3 软件系统设计 .5 2.4 小结 .5 3.机械系统设计 3.1 设计要求 .7 3.2 机构选型 .7 3.2.1 振动盘的选择 .7 3.2.2 传感器的选择 .8 3.2.3 电动机的选择 10 3.2.3.1 工作电动机的选择 10 3.2.3.2 夹持器电
5、动机的选择 11 3.2.4 继电器的选择 11 3.3 机构设计 11 3.3.1 传动机构的设计 11 3.3.1.1 整体传动机构设计 12 3.2.1.2 夹持器传动机构选择 12 3.3.2 冬枣鉴定生熟模块设计 13 3.3.3 冬枣分拣大小模块设计 13 3.3.4 信号放大电路设计 14 3.3.5 旋转盘轴的设计与校核 14 3.3.6 夹持器结构设计 17 3.4 小结 18 4.控制系统设计 4.1 控制系统框图 19 4.2 控制系统电路原理图 19 4.2.1TCS230 颜色识别接口电路原理图 19 4.2.2 放大电路原理图 20 4.2.3 继电器驱动电路原理图
6、 20 4.2.4 工作电动机控制电路原理图 21 4.2.5 整体控制原理图 21 4.3 程序框图 22 4.4 小结 23 5.总结25 致谢26 参考文献27 0 1 1 前言前言 1.1 振动盘上料的冬枣生熟大小自动分离装置的特点及研究意义 冬枣产于鲁北，晚熟口感鲜美。如若嫁接冬枣，嫁接当年就可以吃到鲜美的冬枣。 10 月上中旬便可成熟，它的果实呈圆形，和苹果相差无几。冬枣树的果实内含有较多 的维生素和微量元素。具有软化血管、防止血管壁脆性增加的功能，对于高血压、动脉 粥样硬化患者有。营养价值为百果之特别高的价值，称之为“百果王” 。 目前，冬枣近 几年市场供不应求，一般售受广大消费
7、者的欢迎，约售价 60 元/公斤，货物紧缺时可售 价高达 360 元/公斤。经济价值特别高。成熟的冬枣外形圆润，色泽红艳，口感鲜美， 营养丰富，然而未成熟的冬枣呈现青色并且口感较差营养较低，因此现在市场上对成熟 的冬枣需求量较大。然而在采摘成熟冬枣过程中不可避免的夹杂些许不成熟的呈现青色 的冬枣。当前完全依靠人工进行分拣区分，劳动强度极大且效率不高，严重影响冬枣的 上市和劳动人民的生产生活质量。因此现在迫切需要一种装置自动完成上述工作以解放 劳动力提高工作效率减轻劳动人民的负担。振动盘上料的冬枣生熟大小自动分离装置是 由振动盘、振动盘基础、固定盘、旋转盘、夹持器、漏管、电动机基板、间歇运动上啮
8、 合轮、间歇运动下啮合轮、枣箱支架、枣箱组成的。振动盘上料的冬枣生熟大小自动分 离装置是由振动盘进行自动上料，然后在冬枣鉴定生熟模块的作用下，实现对冬枣生熟 的自动分离，在冬枣分拣大小模块的作用下实现对冬枣大小的自动分离。这种自动分离 装置，不仅可以提高劳动效率，而且加快产品的上市速度，更能够满足于顾客购买需求 的关键。 1.2 国内外发展现状 1.2.1 发展背景 冬枣主要产于我国北方的河北和山东等地区，定植后可在 2 到 3 年内便可以结果， 而且产量很高，生育期为 125 到 130 天。冬枣的形状接近圆形，果实比较大，此外，冬 枣含有很高的营养物质，普遍称其为 “活维生素丸” ，包含大
9、于有 19 种氨基酸，也有 较高的含糖量，酸量以及维生素。不仅如此，冬枣有着很大的医疗功效。冬枣可以使毛 细血管畅通，降低血管壁脆性；也可以有助于高血压等症状，也有防止癌症的功效。近 几年来，在我国市场上的销量很好，往往出现供不应求的现象，价格在 60 到 360 元不 等，具有很大的经济价值。 前言 1 成熟的冬枣外形圆润，色泽红艳，口感鲜美，营养丰富，然而未成熟的冬枣呈现青 色并且口感较差营养较低，因此现在市场上对成熟的冬枣需求量较大。然而在采摘成熟 冬枣过程中不可避免的夹杂些许不成熟的呈现青色的冬枣。当前完全依靠人工进行分拣 区分，劳动强度极大且效率不高，严重影响冬枣的上市和劳动人民的生
10、产生活质量。 1.2.2 发展现状 在最近这几年来，虽然在水果产量方面，我国的产量达到了第一，然而却没有先进 的对其质量检查的技术，以至于严重的限制了我国的水果产业。考虑到水果分拣的生 产线较贵，劳动力成本低以及很容易受到季节的影响，在国内的水果分拣领域投入 的资金很少。目前，国内水果分拣主要采取 “半机械化+人工分拣”或“全人工分 拣”的模式进行。综观市场和流通环节，国内水果分拣的应用目前还处于初级阶段。 在国内，主要是一些半机械化得传送机构，这些机构只能是进行一些简单的分 拣且水平很低，并不能够对水果的品质进行智能识别。 图 1.1 国产选果机 图 1.2 国产单面分拣机 前言 2 上面的
11、分拣机不在电子测重的条件下进行的分拣，即使用的是杠杆原理。 1.3 本文完成的主要工作 本文主要有机械系统的设计和控制系统的设计。机械系统设计包括机构选型和机构 设计。其中机构选型包括振动盘的选择，传感器的选择，工作电动机和夹持器电动机的 选择、继电器的选择等；而机构设计包括整体传动机构设计和夹持器传动机构设计、冬 枣鉴定生熟模块设计、冬枣分拣大小模块设计、信号放大电路设计、旋转盘轴的设计与 校核、夹持器结构设计等。控制系统设计包括控制系统框图设计，控制系统电路原理图 设计和程序框图设计。其中控制系统电路原理图设计，不仅要包括 TCS230 颜色识别接 口电路原理图、放大电路原理图，而且还包括
12、继电器驱动电路原理图、工作电动机控制 电路原理图。 2.总体方案设计 内蒙古民族大学学士学位论文 3 本设计的总体装配图。 1.枣箱 2.枣箱支架 3.漏管 4.螺钉 M10X15 5.固定盘 6.旋转盘 7.夹持器 8.螺钉 M5X6 9.角接触轴承 7010 10.电动机基板 11.间歇运动下啮合轮 12.电动机 13.键 6X26 14.间 歇运动上啮合轮 15.角接触轴承 7008 16.键 8X12 17.螺栓 M14X45 18.螺母 M14 19.螺栓 M20X30 20.螺 母 M20 21.振动盘 22.振动盘基础 图 2.1 总体设计图 1.内夹板 2.螺钉 M1.6X3.
13、5 3.弹簧 4.传感器基板 5.右侧外夹板 6.左侧外夹板 7.联 板 8.拉杆 2. 9.底板 10.螺钉 M2X4.5 11.盖板 12.凸轮 13.微型电机 14.螺钉 M2X4 15.传感器 总体方案设计 4 图 2.2 夹持器装配图 2.1 机械系统设计 机械系统通常包括原动机系统、传动装置系统、工作系统、固定装置和行走装 置组成。原动机是的种类很多，包括有电动机和内燃机等，主要是机械系统动力的 主要来源。但考虑到本设计的各方面的要求，原动机应该以选择电动机为最佳。传 动装置是一种中间装置，可以实现传递原动机的动力和运动到工作机。本设计对重 量和传动精度要求较高，而且要求传动过程中
14、有一定时间的间歇，所以选择了槽轮 机构传动。工作系统是实现最终工作目的的装置，本设计目的是实现冬枣生熟大小 的自动分离。本设计可通过夹持器的夹持和松开、传感器检测冬枣生熟并控制电动 机带动旋转盘的正反方向的旋转及停歇以及漏管上打出不同宽度的孔实现冬枣生熟 大小的自动分离。本设计夹持器的夹持和松开由凸轮机构实现，旋转盘的正反方向 的旋转及停歇由槽轮机构实现。固定装置实现传动系统和工作系统的安置。 2.2 控制系统设计 本设计的控制部分包括传感器对于电动机转动控制、旋转盘的正反方向的旋转及停 歇控制以及夹持器的夹持和松开控制 设计。控制系统包括 TCS230 传感器、开关的安 置以及传感器、开关和
15、总控制器之间的连接。本设计中有两个 TCS230 检测传感器， TCS230 传感器可以实现位于夹持器中间的冬枣生熟的检测，从而顺利将成熟和未成熟 的冬枣分离开（对于成熟的冬枣和未成熟的冬枣，旋转盘的旋转方向正好相反）；行程 开关可实现对旋转盘旋转角度的精确控制等。 2.3 软件系统设计 软件系统可实现控制部分的自动实现。本设计的软件系统主要实现对电动机正反转 的控制，以及对各传感器和行程开关的控制。本设计是采用单片机控制和 PLC 控制。 2.4 小结 本设计是主要是用来分离冬枣生熟大小的装置。本设计运用了全自动化的控制系 统，用户可通过点击在控制面板上的按钮实现所要求的动作。本设计对空间和
16、重量要求 较高，所以机械系统中对机构、原动机、传动系统的选择尤为重要。为了实现控制的自 动化，本设计对控制系统和软件系统的设计要求也极高。 内蒙古民族大学学士学位论文 5 3.机械系统设计 3.1 设计要求 总体方案设计 6 该课题主要拟采用振动盘对倾倒的冬枣进行生熟、大小自动分类，设计的主要技 术指标、要求为： 1.应用振动盘对采摘的冬枣进行自动上料； 2.冬枣的分离量为 1t/h； 3.对于冬枣上面有红色的部分即判为成熟； 4.允许有一定的误判； 5.220V 交流电源。 3.2 机构选型 3.2.1 振动盘的选择 振动盘，就是指可以把产品按照顺序依次地排列出来，并且和自动组装设备配合， 组成一个完整的产品，即一种可以自动加工的辅助送料设备。在振动盘的料斗下面分别 有脉冲电磁铁和一个倾斜的弹簧片，前者可以使料斗做垂直方向的运动，后者可以做扭 摆运动。当把冬枣放在料斗内，因为其受到振动而进行螺旋轨道的上升运动。在运动过 程中，由于经过了轨道筛选和姿态变化，就可以实现冬枣根据工作要求进入加工位置。 自动送料振动盘一般有如下几部分组成：底盘，送料器和料斗以及控制器，是一种 可以实现定向排
